精神外科手術的“前世今生”

精神外科是現代神經外科的一個分支學科，是一個充滿挑戰并極具爭議的學科。在這一學科的形成和發展過程中，有輝煌的發展時期，也有灰暗的停滯階段。但是，精神外科在世界范圍內從沒有停止，雖然爭論不斷，但在理論和技術上仍然不斷在進步。至此，同濟大學附屬東方醫院功能神經科以圖文形式帶你回顧精神外科的歷史，展望精神外科的未來。

精神外科的歷史回顧

精神外科的起源：神靈醫學模式時代

遠古時代，人們認為世間的一切是由超自然的神靈主宰，疾病乃是神靈的懲罰或者是妖魔鬼怪附身，故把患病稱為“得”病，對待疾病則依賴巫術驅兇祛邪。在這樣的背景下，人們認為精神病的發病與神鬼作祟有關。公元前1500-2000年，古埃及人在精神患者頭部鉆孔放氣，放出“邪氣”。

精神外科的起源：生物醫學模式時代

與精神外科起源和發展有直接關系的第一病例出現在十九世紀的美國。1848年9月，年輕的美國鐵路工人Phineas Gage在為爆破巖石裝炸藥的過程中，不幸被一根直徑2.5cm，長1.0m的鋼條擊中，從左側頜面部傳入，矢狀竇旁傳出。Phineas Gage失血過多，陷入昏迷并開始抽搐。

但是，數分鐘后，他恢復了意識，并被送到當地的診所，Jonh Harlow為他進行了治療，令人難以置信的是他在戰勝感染之后頑強地活了過來，并恢復得不錯。 然而，數月之后，他的性格和情緒發生明顯的變化，狂躁、反社會、滿嘴的謊言，他的朋友說：“ Gage不再是原來的 Gage”。令人驚奇的是他的抽象邏輯思維能力和計算能力沒有變化。1848年12月，Hallow在《新英格蘭醫學雜志》報道了該病例。一百年后的1994年，Hanna和Damasio 用電腦三維成像技術重建了Gage受傷的頭顱，將結果發表在Science上，這是第一個有關大腦額葉結構和精神變化聯系在一起的臨床病例。

近代精神外科的迅速發展(1937-1950)

1888年，瑞士精神病學家Burkhardt開始了第1例精神外科手術，并于1891年發表了6例頑固性精神病患者的雙側額葉切除術的報告：3例成功，2例部分成功，1例死亡。但這一手術方式遭到當時社會的一致反對，使他不得不放棄進一步研究。

1935年，美國耶魯大學生理學教授John F. Fulton和精神病學家Carlfle Jacobson進行動物實驗研究：切斷雙側前聯合，發現黑猩猩情緒降低，恐怖癥狀消失，而沒有引起明顯的記憶和智能的改變。 同年，葡萄牙的神經內科醫生 Antonio Egas Moniz在倫敦的神經科學大會上聽到Fulton和Jacobson的試驗報道后受到啟發，設想通過雙側前額葉白質切斷術治療嚴重的精神病。1935年11月， Moniz與神經外科醫生Almeida Lima合作開創了新的外科治療方法——額葉白質切斷術。 開始他們將酒精注入額葉白質以阻斷前額葉與丘腦的纖維聯系，但后來開發使用了一種特制的帶伸縮環的桿狀手術器械來完成額葉白質切斷術。他們在1936年報道了其研究結果，部分狂躁、焦慮和抑郁的病人，癥狀得到了改善，但仍有一些病人沒有效。Moniz 謹慎地提出額葉白質切除術僅僅適用那些非常無助的嚴重病例。Moniz發明了額葉白質切除術治療精神疾病，開創了現代精神外科學，并于1949年獲得了醫學諾貝爾獎。

白質切割刀和標準的前額葉纖維切斷術

在Moniz 報道額葉白質切斷術治療精神性疾病之后3個月內，世界就有5個中心開始施行這一手術。在巴西，著名的神經外科醫生Msttos Pimenta 第一個學習施行這一手術，但手術結果值得懷疑。美國精神科醫生Walter Freeman從Moniz處學習了額葉白質切除術。 在美國與他的搭檔James Watts 迅速開展了這一手術，并且改變了手術方法，命名為“標準的額葉切除術。”他用一個簡單的類似“冰橇”的桿狀器械，直接從病人的眼眶頂部插入額葉，然后切斷額葉白質，從而簡化了手術程序，甚至在簡陋的辦公室里局部麻下用幾分鐘的時間便可完成一例手術。

同時，Freeman也是一個非常成功的倡導者，他幾乎僅憑一個人的游說就推動了整個美國的精神病院接受這一治療方法。1942-1952年，在美國有5萬患者接受了手術，其中甚至包括肯尼迪的姐姐。為了治療她的智力障礙，1941年Freeman為她實施了額葉切除術。手術的結果非常糟糕，肯尼迪小姐手術后智力不增反降，據稱只擁有 2 歲兒童的智商，最后落得終身生活不能自理。

精神外科的迅速萎縮(50年代后期)

1952年，巴黎外科醫生Henri Laborit和精神內科醫生Pierre Deniker發現氯丙嗪可用于治療精神疾病。1954年，美國FDA正式通過，開始了精神疾病藥理時代，精神外科的黃金時代隨之結束。除此之外，造成精神外科迅速萎縮的還有以下幾點：

一、精神外科手術的濫用：醫院、收容所、私人機構，許多是沒有經過培訓的醫生。

由于第二次世界大戰后，美國乃至全世界有大量的精神病人，其社會、家庭、醫療負擔相當的重。額葉腦白質切除手術在美國很快變得“泛濫”起來，首先是手術適應癥選擇非常的不嚴格，品行障礙或行為不端的病人被大量通行手術。

其次是手術醫生的資質限制不嚴，一些不具備相關資質的“業余醫生'在大量的做這樣的手術，手術不規范，不嚴謹,有的甚至在非無菌條件下手術。在短短的幾年時間里，僅美國就有數以萬計的病人接受了這一手術。

二、破壞正常結構為治療方式的方法受到來自醫學界本身的強烈批評。

很多醫生對這樣施行“手術”都“看不下去。Watts也和Freeman斷絕了合作關系。在日本許多手術的對象是兒童，有些病人只是一些行為表現方面的問題，監獄里的精神病人被大量的手術。

早在1937年，雅各布森便發表了一篇開創前額葉皮層功能研究新紀元的論文，表明前額葉皮層在工作記憶中發揮著至關重要的作用。1944年，有學者撰文認為前腦葉白質切除術會導致病人出現暴力傾向或是奴性和盲從。1947年，瑞典精神病理學家Snorre Wohlfahrt更是多次強調“額葉白質切除術過于危險，不適合用來治療精神分裂癥或其他精神癥狀。

三、精神外科手術的療效和并發癥逐漸被客觀報道，大眾輿論對精神外科的強烈反對。

手術后的并發癥如:人格改變，肥胖，淡漠，無性欲、癲癇等開始引人注目。有的病人手術后的癥狀可能還比術前糟糕。

批評的聲音開始多了起來，有人質疑這一手術的有效性，有人質疑手術缺乏理論根據。同時也引發了激烈的倫理學爭論和政治方面的擔憂。倫理的批判，政治面的質疑幾近苛刻，媒體電影對它的負面評價和演繹使得大眾對精神外科產生非理性的恐懼和反感。

許多人批評手術只是為了“馴服”病人使其平靜，而非治療疾病。有人擔心這一手術會成為被用來對付持不同政見者或反對暴力行為的政治工具。有的國家或地區甚至禁止這一手術的實行。

近50年精神外科的發展及其地位的重新確立

1947年，Spiegel和Wycis首次將立體定向技術應用于臨床。1948年以后，在歷屆國際精神病學術會議中關于精神外科的討論里，對腦立體定向技術的發展進行了鼓勵，對精神外科手術的療效給予了肯定，業界達成的一致意見是：手術對于情感性精神病、精神分裂癥、神經癥和癲癇性精神病的治療效果良好，無嚴重不良反應和并發癥。Knight于1960年進行丘腦毀損治療精神病獲得成功。

新時期的手術一開始是歷經坎坷的，人們還沉浸在上一階段手術濫用和嚴重并發癥的陰影里，表示強烈的不支持、不認同。1972年的兩例強迫癥患者術后成功的報道：一位科學家術后工作能力完全恢復，獲得國際技術工程獎;一位舞蹈演員奇跡般恢復了創造力，能如以前一樣登臺表演芭蕾舞，以上案例讓瑞士人對手術的爭論在事實面前平息。

然而，1974年在美國，第35屆立體定向神經外科會議在芝加哥召開，當地工會打出“癡呆制造者滾出芝加哥”的口號。

由于這起事故，美國成立了“人類生物醫學與行為保護國家委員會”，對1971-1973年進行過的精神外科手術的病人進行系統調查研究，委員會的成員絕大多數都曾經是精神外科的反對者。調查結果表明半數患者療效肯定，手術并未導致嚴重的精神缺陷，也沒有發現人們擔心的政治迫害或對少數民族濫用手術的問題。

他們在寫給國會和總統的報告中提到“我們研究了這些病例資料，結果并不支持我們原有的成見，我們看到那些非常嚴重的精神病人得到了手術的幫助和好處......這一手術看來不應該是被禁止的，”1976年世界衛生組織確定了精神外科的定義：“選擇性切除或損毀某些神經通路以達到緩解精神行為障礙的目的。”

1977年，發表了令人振奮的報告，結果表明半數患者療效肯定，手術并未導致嚴重的精神缺陷，駁斥了外科手術無效的理論，重新確立了精神外科的地位。

隨著科技的不斷發展，現代神經影像學、神經解剖學、立體定向技術、計算機輔助導航技術極大的促進了精神外科的發展，我們有理由相信神經外科治療精神性疾病和藥物學治療一樣是有前景的。

精神外科的基本原理及靶點設計原則

難治性精神疾病外科治療原理

1946年美國神經外科專家Papez就提出了所謂 “情緒環路理論”，1948年他提出阻斷情緒環路及聯系纖維治療精神病理論。1960年瑞典著名神經外科專家利用情緒環路理論，治療精神分裂癥49例，有效率達86%，其中26例能正常工作，且并發癥少。由于現代手術損傷小，定位精確，效果好，所以現代手術治療精神病很快取代過去額葉切除術，使精神外科進入了一個新的發展階段。 近年功能性核磁共振成像技術的發展，為精神疾病定位研究提供了理論依據，有證據表明精神分裂癥與中腦邊緣系統多巴胺能神經功能異常有關：

1、VTA-NAC-ACC系統：中腦邊緣多巴胺系統，中腦腹側被蓋-伏隔核-扣帶回系統介導了精分的陽性癥狀(情感異常);

2、VTA-MPFC-DLPFC系統：中腦皮質多巴胺系統，中腦腹側被蓋-廣泛前額葉皮質系統介導了精分的陰性癥狀(認知異常);

3、Yakovlev環路: 杏仁核為核心的與疾病的啟動有關;

4、Papez環路: 海馬為核心的與疾病的強化或固化有關。

(一)海馬環路：Papez環路

1878年法國神經病學家Pierre Pacel Broca注意到扣帶回至海馬的一圈環節腦結構，組成每側大腦半球的內側壁，稱之為大邊緣葉。1901年Cajal發現扣帶回-海馬-穹隆為嗅覺的傳導通路。Herrick(1993年)認為這一行為、學習和記憶有關。動物試驗證明，破壞這些結構可以使動物的行為和情緒發現變化。1937年Papez綜合以前的研究資料，提出情感環路理論，即由隔區開始經扣帶回至海馬，又經穹隆至乳頭體，再又乳頭體丘腦通路至丘腦前核，最后由前丘腦通路回到扣帶回，形成邊緣系統的內側環路，認為此系統可能是情感、感覺和行為中樞，具有協調中樞情感活動的功能。

(二)杏仁核環路：Yakovlev環路

1948年，Yakovlev補充了一條由額葉眶回、腦島顳葉前區、杏仁核投射到丘腦背內側核，又投射到額葉眶回的纖維環路，變參與情緒和行為活動的調節，稱為基底外側邊緣環路。內側環路與外側環路共有的區域是隔區、丘腦下部和“邊緣中腦區”。其中心區主管內臟活動，中間區主管情緒活動，外層區與周圍環境改變活動相聯系。邊緣內側環路與中腦網狀結構有較多聯系，這一環路被破壞將引起行為與精神活動減低，刺激將引起動作及精神活動過多綜合征。因此手術破壞內側環路可治療運動過多綜合征，而破壞外側環路則可改善情緒異常和行為障礙。

(三) 情感環路、犒賞環路

難治性精神疾病外科治療：適應癥

1、精神分裂癥：存在幻想、各種妄想、行為沖動、毆人毀物、自傷、傷人、影響自身和他人安全等陽性癥狀，以及情感淡漠、懶散等陰性癥狀。

2、抑郁癥：存在消極悲觀、輕生、有自殺行為。躁狂癥：有人格障礙、沖動、毀物、傷人行為。

3、偏執性精神病：妄想對象固定，有強烈報復念頭和行為。

4、癲癇性精神病：頑固性癲癇大發作，有明顯精神癥狀，自私、冷漠、沖動、自控能力差。

5、強迫癥：包括強迫性思維如強迫回憶、強迫意想、強迫性窮思極慮等和強迫行為如強迫洗滌、強迫檢查、強迫儀式動作、強迫記數等。

6、人格障礙：主要適應于沖動性人格、反社會性人格、長期足量抗精神病藥物治療無效，有自傷、傷人行為，對自身、他人和社會造成危害。

難治性精神疾病外科治療：禁忌癥

1、藥物、心理或電休克治療有效的輕型精神病患者不適合。

2、智力和社會功能嚴重衰退的患者不適合做。這主要是由于一部分精神病患者由于患病時間太長或治療不及時，患者進入了衰退期，智力低下，適應社會和周圍生活的能力，甚至生活生理的能力都嚴重減退，這一類的病人不適合做。

3、心臟、肺臟等重要器官有嚴重疾患的病人不適合做，比如嚴重的心臟病、嚴重的糖尿病等。

4、就是年齡小于18歲的患者我們認為大腦發育可能未完全熟 ，不適合手術治療，另外年齡大于70歲，大腦嚴重萎縮的患者也影響手術的效果。

難治性精神疾病外科治療：新 3 + X

如今難治性精神疾病外科治療主要運用“3+x'的方式進行調控，“3”代表三個經典的精神外科手術靶點，即：扣帶回、伏隔核、杏仁核，它們是情緒、情感調節環路中最重要的三個節點，基于亞核團理論、精神病發病機制中的遞質調控學說、受體功能亢進學說，以及以往的臨床實踐，選擇性地部分毀損阻斷，能有效控制癥狀。“X”代表根據患者核心癥狀，再選擇其它相應靶點進調控，以達到理想療效，實現個體化治療。

一、扣帶回臨床應用

1、動物實驗：切除后動物恐懼感消失，沒有侵犯行為，同時該區皮質的自發性的廣泛電活動被抑制，這使Ward提出破壞扣帶回皮質應是治療精神病最合適的方法。

2、自主神經功能的運用。

3、扣帶回下皮質切斷術的病例證實它對各類精神病確有良效，對有情感障礙的精神病，如焦慮癥有緊張、動作過度性擾動，強迫癥和精神運動性癥狀者療效最好。一般認為，扣帶回毀損對精神及運動過度性失常效果好。在難治性精神疾病領域，多以扣帶回為基準靶點，進行不同組合來增加手術效果，改善患者癥狀。如:扣帶回+尾核下束，扣帶回+內囊前肢，扣帶回+杏仁核等。

(一)扣帶回位置及毗鄰

扣帶回繞胼胝體的輪廓走行，從胼胝體下區到壓部，構成了扣帶回的大部分。經過壓部后，在海馬回內繼續前行，幾乎到達顳體。

(二)扣帶回纖維聯系

扣帶回是皮質之間的聯系纖維，大量神經纖維向背、腹、內側輻射至顳、頂、枕頁，分別使扣回帶與紋狀體、胼胝體、殼核、海馬、杏仁核、額葉、顳極、額葉眶回等發生聯系。由于扣帶回的纖維聯系廣泛，成為邊緣系統的重要環節。

(三)眶額回

自1909年Brodmann首次描述眶額皮質(orbitofrontal cortex，OFC)區的解剖特征以來，動物疾病模型研究和影像學顯示前額葉皮質在評估患者預后和手術風險中有重要的地位。目前，人們對前額葉的了解逐漸深入到行為和認知功能領域。神經功能學研究資料表明，OFC及其白質纖維聯系網絡參與人類的執行功能。因此，確定OFC的準確位置和解剖聯系有助于改善該區域手術后功能的變化。

(一)伏隔核解剖及毗鄰

伏隔核,亦稱伏隔核是基底前腦的一個較大的核團。伏隔核位于基底核與邊緣系統交界處需區的外下方,尾殼核的內下方,前方與嗅前核相連,后續終紋床核、腹側為腹側蒼白球和嘎結節。其纖維聯系與邊緣系統較為密切，細胞構筑又接近新紋狀體,因此其歸屬難定。根據細胞免疫組織化學和纖維聯系的不同伏隔核分為腹內側新月形的殼和圍繞前聯合的背外側的核回,兩者有著不同的纖維聯系。

(二)紋狀體系統內多巴胺分布

基底神經節包括尾(狀)核、殼核、蒼白球、丘腦底核、黑質和杏仁核。尾核、殼核和蒼白球統稱為紋狀體,其中蒼白球是最古老的部分,稱為舊紋狀體，而尾核和殼核進化教新，稱為新紋狀體。

腦內多巴胺細胞主要的集群有:位于中腦腹側區，一般稱為中腦多巴胺神經元;位于下丘腦正中隆起處的細胞群;嗅球的樹突狀神經元。

(三)伏隔核的功能：獎賞環路

中腦邊緣多巴胺系統被認為是獎賞效應的神經基礎,伏隔核在獎賞效應中的作用很早就被人們所重視。支持伏隔核在獎賞效應中作用的最直接證據是動物自我給予多巴胺類似物(即直接用多巴胺受體激動劑)或增加細胞外多巴胺的藥物。這些獎賞物質可作為強化劑使動物不斷地重復某種行為以獲得獎賞或欣快的感覺。 有研究者記錄了猴子接受獎賞時中腦邊緣系統多巴胺神經元的放電活動。當在猴子面前展現一個促進食欲的食物。如水果汁，多巴胺神經元會出現一個短時程的放電活動。如果獎賞與視聽刺激多次結合,多巴膠神經元活動的時程會改變,放電出現的時間從獎賞投遞后轉變為獎賞剛一出現時，多巴胺神經元活動的轉變類似動物對有欲望刺激的反應從非條件反射向條件反射轉變。伏隔核多巴胺不僅在介導自然獎賞(水、食物)的即刻快樂方面是重要的，而且介導預示即將發生獎賞的喚醒效應。當然在獎賞回路中處多巴胺外還有其他的遞質，如阿片肽等參與。

(一) 隔核及其毗鄰

(二)隔核及其纖維聯系

(一)海馬結構解剖

海馬結構位于人腦邊緣葉深部，顳葉內側的復雜結構，占據側腦室下角和三角區的底及內側壁，因形如海馬而得名，人類海馬結構由灰質和白質兩種結構組成。 海馬結構在解剖結構上屬于邊緣前腦皮質結構，與下丘腦，杏仁核、 腦干等結構關系密切，并且與人類學習，記憶活動，尤其是短時記憶和空間記憶有關。在記憶過程中，海馬結構與杏仁核一起主要充當轉換站的角色。當大腦皮質中的神經元接收到各種感官或知覺訊息時，便把訊息傳遞給海馬結構,再由杏仁核判斷是否儲存或拋棄這些訊息，如果杏仁核“認可'，海馬結構隨后再將這些訊息暫時存留為短期記憶，以便快速存取，同時大腦皮質中的其他神經元開始形成持久的網絡，如果海馬結構沒有反應，那么腦部接收到的經驗稍后便自動清逝無蹤。 海馬結構是人腦的易損區，對各種激素的反應較為敏感。研究證實，許多神經精神疾病如阿爾茨海默病、顳葉癲癇、精神分裂癥，抑郁癥，缺氧后健忘癥等，以及各種原因引發的生活事件(或遺傳因素)等均可造成人體內高水平應激反應，血漿內糖皮質激素顯著增高，繼而引發海馬結構內谷氨酸上升、神經肽降低，導致個體主觀上情緒低落、思維遲緩和運動意志等癥狀，并伴隨齒狀回顆粒細胞的增殖能力受到抑制。

(二)杏仁核解剖、杏仁核功能

杏仁核又稱杏仁核復合體，分為兩大核群:皮質內側核和基底外側核。杏仁核的傳入纖維來自嗅球及前嗅核，經外側嗅紋終止于皮質內側核;來自梨狀區及間腦的纖維終止于基底外側核。杏仁核的傳出纖維通過終紋隔區、內側視前核、丘腦下部前區和視前區，越過前連合后，部分纖維經髓紋終止于韁核，而另一部分不進入髓紋而直接終止于丘腦下部、丘腦背內側核、梨狀區和中腦被蓋網狀結構。另外，杏仁核與前額區皮質、扣帶回、顳葉前部、島葉腹側之間有往返纖維聯系。 杏仁核的功能仍不十分清楚，大量動物試驗和臨床實踐證明，杏仁核與情感、行為、內臟活動及自主神經功能等有關，有研究發現，杏仁核參與了中腦邊緣DA獎賞回路并接受下丘腦、丘腦、腦干網狀結構和新皮質的纖維。電刺激杏仁核，病人可表現恐懼、記憶障礙等精神異常，呼吸節律、頻率和幅度改變，以及血壓、脈搏、瞳孔和唾液分泌變化。

計算機手術計劃的優越性

計算機輔助立體定向手術規劃及手術導航技術具有手術創傷小、定位精度高等優點,在國外已經逐步成為神經外科手術的常規治療手段之一。目前,立體定向設備在我國部分醫院的神經外科已經投入使用，其中計算機手術計劃系統占據了重要的地位。 Target軟件是核心軟件，可以將患者的各種資料進行圖像融合，使病人解剖、病理、生理等多方面的數據進行整合。本系統應用的是CT/MR圖像融合技術。CT圖像利用X線掃描技術成像，可以清晰的顯示大腦的骨性標志，圖像穩定，具有很高的空間分辨率，但對大腦組織分辨率差，很難區分大腦灰白質和腦內常用神經核團，特別是對于后顱窩結構顯示不清;MR圖像具有極高的組織分辨率，可以清晰顯示灰白質結構，對基底節、丘腦、黑質、紅核、杏仁核、內囊前肢、尾核下束等結構有清晰的顯示。但是由于MR是磁源性成像，磁場容易受到地磁等多種因素的干擾，同時，磁力線通過定位框架、頭皮和顱骨不同的界面時，磁力線發生偏轉，從而使圖像發生漂移，特別是外周的腦組織。

另外，盡管目前定位框架采用的合金對磁場影響很小，但其作用仍不可低估。而我們應用圖像融合技術，病人不裝頭架行常規MR掃描，帶頭架后行CT掃描，然后在計劃系統內應用互感技術進行圖像融合，充分利用了CT圖像的高空間分辨率和MR圖像的高組織分辨率，大大減少了MR圖像的漂移，從而使定位的準確性大大提高。在手術計劃系統中，我們將患者的MR資料進行標準化或格子化處理，再和標準的腦立體定向圖譜進行融合，從而使丘腦各亞核的直視定位成為可能。

計算機輔助立體定向手術流程

(本號的醫學科普文章由同濟大學附屬東方醫院功能神經科醫編小組發布，禁止抄襲)

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醫院科室：同濟大學附屬東方醫院(南院)功能神經科

醫院性質：公立三級甲等醫院 全國醫保定點單位